与年龄相关的快速视动网络在快速目标导向性伸手动作中的衰减

《Neuroscience》：Age-related attenuation of the fast visuomotor network during rapid goal-directed reaching

　　研究比较了16名老年人（58-80岁）与22名年轻人（18-25岁）在稳定和不稳定坐姿下的快速视运动反应（EVRs），发现老年人EVR出现率较低（77% vs 100%），反应延迟（92ms vs 86ms），幅度较小（13.0 vs 43.2），且姿势稳定性对两组影响无显著差异。行为数据显示老年人反应时间更长（271ms vs 214ms）、抓取速度更慢（0.52 vs 0.78m/s），但错误率更低（5.3% vs 10.2%）。

　　本研究探讨了老年人与年轻人在视觉引导的上肢运动中，表达快速视觉运动反应（Express Visuomotor Responses, EVRs）的变化。EVRs是指在视觉目标出现后，肌肉活动出现最早的、短时延的爆发，被认为是快速视觉运动转换的重要表现。研究采用了一种实验范式，要求参与者在稳定的椅子或不稳定的摇椅上进行视觉引导的伸手动作，以分析年龄对EVRs的表达频率、时延和幅度的影响。研究发现，尽管老年和年轻组的参与者都表现出EVRs，但老年人的EVRs出现频率较低，时延较长，幅度也较小。这一结果表明，随着年龄增长，快速视觉运动网络可能出现了退化，这种退化可能源于神经回路的损伤，或是对稳定性的优先考虑导致了对速度的妥协。

视觉引导的运动是人类在动态环境中进行日常活动的重要组成部分，比如接球或拦截运动。然而，随着年龄的增长，这种能力可能会下降，进而增加跌倒的风险。过去的研究表明，下肢的快速反应在老年人中会受到障碍回避任务的影响，表现出延迟的肌肉募集，但这些发现可能受到年龄相关姿势控制能力下降的干扰。因此，本研究尝试在减少姿势控制影响的条件下，探讨上肢的EVRs变化，从而更准确地反映快速视觉运动网络的年龄相关变化。

实验中，参与者在稳定或不稳定坐姿下进行视觉引导的伸手动作，实验设计旨在区分年龄相关的影响与姿势控制的影响。结果显示，无论姿势是否稳定，EVRs的表达情况在两组之间存在显著差异。年轻组的EVRs在所有条件下都表现出较高的频率和幅度，而老年组的EVRs则更为稀少，时延更长，幅度更小。这表明，年龄对快速视觉运动网络的影响是显著的，而姿势控制的变化对EVRs表达的影响并不明显。这一发现支持了快速视觉运动网络随年龄增长而退化的观点，同时也提示了老年人可能更倾向于在运动中优先考虑稳定性，而非速度。

在行为层面，老年人表现出更长的反应时间和更低的峰值速度，这与EVRs的变化相一致。尽管如此，老年人的错误率却低于年轻人，这可能反映出他们在运动中采取了更为谨慎的策略。这一现象表明，年龄相关的神经变化可能不仅影响运动的快速性，还可能改变运动策略，从而影响运动的准确性和安全性。此外，研究还发现，EVRs的幅度在老年人中受到任务指令的影响，例如在需要远离目标的反向任务中，EVRs的幅度明显小于需要接近目标的正向任务。这提示我们，EVRs的表达不仅受神经因素影响，还可能受到认知因素的调节。

研究还采用了不同的分析方法来评估EVRs的表达情况，包括使用时间序列的受试者工作特征（ROC）分析，以及通过DogLeg回归来确定EVRs的起始时延。这些方法帮助研究人员更准确地量化EVRs的变化，并排除了因反应强度不同而导致的误判。结果显示，老年人的EVRs起始时延明显晚于年轻人，这一现象在两种姿势条件下均成立，表明EVRs的延迟不是由姿势不稳定直接导致的，而是可能源于神经系统的整体退化。

此外，研究还探讨了姿势挑战对EVRs表达的影响。虽然实验中设计了不稳定的坐姿，但结果并未显示姿势变化对EVRs的频率或幅度产生显著影响。这可能是因为实验中使用的摇椅虽然增加了姿势的不稳定性，但并未显著影响参与者在任务中的表现。研究者指出，这一发现可能与核心肌群的参与有关，这些肌肉可能帮助参与者在不稳定条件下维持姿势，从而减少了对上肢肌肉募集的影响。因此，未来的研究可以考虑在更复杂的姿势条件下进行，例如站立或使用更具挑战性的支撑表面，以进一步探索姿势控制与EVRs表达之间的关系。

研究的另一个重要发现是，EVRs的表达与任务指令密切相关。年轻组的参与者在正向任务中的EVRs幅度明显大于反向任务，而老年组的这一差异则更为显著。这可能反映出年轻人在任务中能够更有效地根据指令调整肌肉募集，而老年人则可能在调整上存在困难。这种调整能力的差异可能与神经系统的灵活性和效率有关，尤其是在快速反应的场景中，这种能力的下降可能对日常活动产生重要影响。

研究还指出，EVRs的表达可能受到多种因素的影响，包括神经系统的退化、视觉信息处理的效率下降以及认知策略的变化。例如，老年人可能在运动中更倾向于优先考虑安全性，从而减少对速度的追求。这种策略可能有助于减少错误和跌倒的风险，但在某些情况下也可能导致反应迟缓，影响整体的运动表现。因此，理解EVRs的变化不仅有助于揭示快速视觉运动网络的年龄相关退化，还可能为开发针对老年人的运动干预提供理论依据。

本研究的结果对于未来的临床研究具有重要意义，尤其是在涉及老年人的实验设计中，需要考虑这些变化对实验结果的影响。此外，研究还强调了在实验设计中加入更精确的姿势控制测量，以及探索不同的实验条件以进一步区分年龄和姿势对EVRs表达的影响。通过这些方法，未来的研究可以更全面地理解快速视觉运动网络在健康老化和临床群体中的变化，从而为改善老年人的运动功能提供科学支持。

综上所述，本研究揭示了年龄对快速视觉运动网络的影响，特别是在上肢运动中，老年人表现出较低的EVRs频率、较长的时延和较小的幅度。这些变化可能源于神经系统的退化，或是老年人在运动中优先考虑稳定性和准确性。研究结果表明，年龄相关的神经变化可能影响快速反应能力，进而对老年人的日常生活和安全产生影响。因此，未来的干预措施需要考虑到这些变化，以帮助老年人更好地适应动态环境中的快速运动需求。